2.4. Условная (местная) система прямоугольных координат

Такую систему удобно использовать на небольших территориях административных районов, строительных площадках, землеотводных участках. Ось абсцисс (Х) совмещаются с меридианом точки местности, так чтобы он совпадал (или был параллелен) основным магистралям, осям сооружений, линиям застройки и т.д. начало координат означают таким образом, чтобы все точки объекта, участка местности, имели только положительные координаты рис.2.7.

Рис. 2.7. Условная система координат

Нивелир. Нивелирование (высотные измерения)

Классификация нивелиров и сущность геометрического нивелирования

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек (превышений) при помощи горизонтального визирного луча и вертикально установленных в этих точках реек.

Нивелиры классифицируют по точности, принципу действия и способу установки визирной оси в горизонтальное положение (рис. 1.1)

Рис. 1.1– Классификация нивелиров

Высокоточные нивелиры Н-05, Н-1, Н-2 – предназначены для геометрического нивелирования I и II классов; точные нивелиры Н-3 и Н-3К – для нивелирования III, IV классов и технической точности при выполнении инженерно-геодезических изысканий и в строительстве; технические нивелиры Н-5 и Н-10 – для технического нивелирования.

Точностные характеристики некоторых оптических нивелиров приведены в табл. 1.1.

Для нивелиров Н-05, Н-5, Н-10 цифра обозначает среднюю квадратическую погрешность определения превышения на 1км двойного нивелирного хода.

В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение (по конструкции), ниве­лиры выпускают двух типов: с компенсатором углов наклона зри­тельной трубы и с цилиндрическим уровнем при ней. У нивелиров, выпускаемых промышленностью СНГ, наличие буквы К в марке нивелира означает, что труба снабжена компенсатором (Н-ЗК), а буквы Л – наличие лимба горизонтального круга (3Н-5КЛ).

По принципу действия бывают оптические, лазерные, цифровые, гидронивелиры, микронивелиры, баронивелиры и др.

В нивелирный комплект входит прибор, штатив и не менее двух однотипных нивелирных реек. Штатив предназначен для установки нивелира в рабочее положение и представляет собой треногу со становым винтом, при помощи которого нивелир крепится к штативу. Штативы могут быть как деревянные, так и дюралюминиевые, с раздвижными ногами или цельные. В зависимости от класса нивелирования могут применяться складные деревянные, телескопические алюминиевые рейки, прецизионные рейки с инварной полосой.

Таблица 1.1 – Технические характеристики нивелиров

Характеристики	Высокоточные		Точные				Технические
	Н-05	Н-1		Н-3	Н-3К	2Н-3Л	3Н-5КЛ	2Н-10КЛ
Увеличение трубы, крат	44	38		30	30	31,8	20	21,5
Изображение	обратное	обратное		обратное	обратное	прямое	прямое	прямое
Наименьшее расстояние визирования, м	3-5	4,2		2	2	1,3	1,5	0,9
Цена деления круглого уровня, угл. мин.	–	–		10	10	10	10	20
Цена деления цилиндрического уровня, угл. с	12	8-10		15	–	15	Диапазон работы компенсатора 20'
Диапазон работы компенсатора, угл. с	–	–		–	15	–	20	20
Средняя квадратическая погрешность превышения на станции, мм	0,2	0,5		1,6	1,6	1,2	2	4
Средняя квадратическая погрешность превышения на 1 км хода, мм	0,5	1		3	3	2	3,3	10

Геометрическое нивелирование (рис. 1.2) – это определение разностей высот точек с помощью горизонтального визирного луча, полученного при помощи нивелира. Превышения (разности высот) определяют как разность отсчетов, снятых по вертикально установленным нивелирным рейкам.

Рис.1.2 – Принцип геометрического нивелирования

Шашечная нивелирная рейка (рис. 1.3, а) состоит из двух брусков двута­врового сечения, соединённых между собой металлической фур­нитурой.

Шашечная рейка имеет деления на обеих сторонах. Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оциф­ровывают через 1 дм. Высота подписанных цифр не менее 40 мм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на другой (контрольной) — красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответст­вующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой.

а)

б) в)

Рисунок 1.3 – Фрагмент шашечной нивелирной рейки (а), ко­стыль (б), башмак (в)

Для удобства и быстроты уста­новки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями (у штриховых реек) и ручками.

Рейки маркируют так: напри­мер тип РН-10П-3000С означает, что это рейка нивелирная, со шка­лой деления 10 мм, подписью цифр «прямо», длиной 3000мм, складная. Для точных и технических работ выпускают рейки длиной 3 и 4 м, а также в строительстве используют легкие алюминиевые телескопические рейки.

Штриховые инварные рейки используют для высокоточного нивелирования. На рейку с одной стороны на инварную полосу, натянутую посередине, нанесены деления через 5 мм. Причем есть две шкалы основная (начинается с нуля) и дополнительная.

Нивелирные рейки устанавливают на переносные костыли, башмаки, колышки, забиваемые в землю, либо на выступающие части устойчивых предметов.

Костыль (рис.1.3, б) – металлический стержень с заостренным концом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки костыля в грунт на верхний торец его надевают крышку.

Башмак (рис.1.3, в) – толстая круглая или треугольная метал­лическая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стержень со сферической шляпкой, на которую опирают нивелир­ные рейки.

Рейки устанавливают вертикально «на глаз» или с помощью уровня. Если уровня нет, отсчет по рейке берут при покачивании рейки в сторону нивелира и от него. Из всех видимых отсчетов берут наименьший – он соответствует отвесному положению рейки.

Поверки нивелира – обследование прибора, устанавливающее, удовлетворяет ли он геометрическим и конструктивным требованиям, соблюдение которых необходимо для приведения линии визирования (визирной оси зрительной трубы) в горизонтальное положение.

У нивелиров различают следующие оси (рис. 1.11):

Рис. 1.11 – Геометрические оси нивелира

Ось вращения нивелира I-I – воображаемая линия, вокруг которой нивелир вращается в горизонтальной плоскости; Визирная ось зрительной трубы Z-Z – воображаемая линия, проходящая через центр объектива и пересечение сетки нитей; Ось цилиндрического уровня U-U – воображаемая линия, касательная к нуль-пункту уровня (отсутствует у нивелиров с компенсатором); Ось круглого уровня К-К – перпендикуляр к плоскости, касательной к нуль-пункту круглого уровня.

Геометрические условия нивелира:

1. ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира;

2. одна из нитей сетки должна быть параллельна, а другая перпендикулярна к оси вращения нивелира;

3. главное условие: ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы либо для нивелиров с компенсатором – визирная ось должна быть горизонтальна.

Поверки выполняют, соблюдая последовательность: 1 – круглого уровня, 2 – сетки нитей, 3 – главное условие.